고부가 화학제품을 만드는 데 차세대 촉매로 주목받고 있는 ‘메탈로센(Metallocene)’은 PP, PE와 같은 폴리올레핀을 생성하는 촉매인데요. 그 중에서도 ‘메탈로센 하이브리드 촉매 시스템’은 한화케미칼이 2017년 국가기술표준원으로부터 신기술 인증을 획득한 신기술입니다. 이 새로운 메탈로센 하이브리드 촉매 시스템은 과연 어떤 기술이며, 이 기술을 이용해 어떤 화학제품을 만들 수 있는지 알아보도록 하겠습니다.
차세대 촉매, #메탈로센이란?
▲출처: 위키피디아
‘촉매(Catalyst)’란 화학반응이 일어나는데 반응을 수월하게 도와주는 물질인데요. 메탈로센 촉매는 2종 이상의 촉매를 함께 적용해 화학제품의 강도와 가공성을 획기적으로 높인 것입니다. 메탈로센 최초의 형태는 ‘페로센(Ferrocene)’이었습니다. 페로센은 금속 주위에 두 개의 Cp(cyclopentadienyl) 고리와 철 중심에 존재하는 간단한 착물인데요, 화학식에서 가운데 M이 오면 메탈로센, 철(Fe)이 오면 페로센입니다.
▲출처: Nanografi Nano Tech
1957년 Breslow는 Cp2TiCL2가 활성은 낮지만 에틸렌의 종합 촉매로 적용가능하다는 사실을 밝혔으며, 1976년 Kaminsky와 Sinn은 조촉매 물질인 MAO(Methyl Aluminoxane)를 공촉매로 한 높은 활성을 나타내는 합성법을 개발합니다. 그리고 1990년대부터 PE와 PP 등 폴리올레핀의 전반적인 영역에 메탈로센 촉매가 사용되고 있습니다.
메탈로센 촉매의 #특징
▲폴리올레핀 원료(출처: 위키피디아)
메탈로센 촉매는 고분자의 구조가 정밀하게 제어된 새로운 물성을 가지는 올레핀의 중합을 가능하게 만드는데요. 촉매는 고분자의 분자량과 분자량의 분포 등 분자구조를 결정하고, 이는 분자구조의 충격강도, 인장강도, 투명도 등 고분자의 가공성을 결정합니다. 따라서 촉매 기술에 따라 더욱 정교하게 고분자의 구조를 조절할 수 있는데요. 메탈로센 촉매의 구조에 따라 중합 특성을 원하는 방향으로 유도해 고분자 합성이 가능합니다. 이를 통해 기존의 중합기술로는 생산하기 어려웠던 새로운 고분자 소재를 얼마든지 생산할 수 있게 됐습니다.
신기술 #메탈로센 하이브리드 촉매 시스템
한화케미칼이 개발한 메탈로센 하이브리드 촉매 시스템은 기존 촉매의 물성을 한 단계 개선한 기술로, 기존의 중합기술의 한계로 제조할 수 없었던 새로운 고분자 소재 생산이 가능하게 했는데요. 이 기술을 이용하면 고온, 고압, 강한 자극 상황에서도 50년간 사용할 수 있는 높은 강도의 고성능 제품 생산이 가능하며, 제품의 용도에 따라 맞춤식 제작도 가능합니다.
차세대 촉매 신기술을 통해 우리가 흔히 사용하는 비닐부터 운동화, 자동차용 범퍼, 전선 케이블까지 기존의 제품 질을 향상시키고 새로운 신소재 제품 개발이 가능하게 하는데요. 앞으로 더욱 다양한 분야에서 활약할 한화케미칼의 메탈로센 하이브리드 촉매 시스템을 지켜봐 주시기 바랍니다.
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